调车过程中地铁车辆参与制动的制动方案研究

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　　摘 要：本文分析了目前地铁运行过程中调车方式存在的一些问题，简要介绍了调车过程中内燃机车和地铁车辆的空气制动控制方式。通过在地铁车辆上增加一根列车管，并利用地铁车辆的回送模式，可以在内燃机车对地铁车辆的牵引过程中，使内燃机车能有效的操纵地铁车辆的制动，提高调车过程的可操控性、安全性及调车效率。
　　关键词：地铁车辆;内燃机车;调车;制动
　　近些年来，随着我国城镇化进程的不断加快，人口越来越多的集中到大城市里，如北上广深等一线城市。再加上人均汽车拥有量也在不断增加，导致大城市的交通压力越来越大，大城市内堵车问题也越来越成为城市管理的一个难关。越来越拥堵的交通在极大程度上影响了人们的日常出行和城市的运作效率。地铁的修建有利于地面交通压力的减缓，为人们的出行带来很多便利，大幅度提高了大城市居民的生活质量和城市的运作效率。虽然地铁技术越来越完善，很多技术难题可以完美解决，但是就目前来看，地铁车辆在调车方面的制动过程仍然有很多技术难点需要突破。本文分析了調车时列车的制动问题及相关技术瓶颈，并提出一定的解决方案。
　　1 地铁调车方式及瓶颈分析
　　在整列车运行时，地铁车辆的动力系统可能会出现故障，此时地铁车辆没有办法依靠自身的动力系统运行。因此，地铁车辆需要一个内燃机车对其进行驱动。在地铁车库内，地铁机车也通常通过内燃机车进行调车，其调速和制动仅仅通过内燃机车来进行。由于在地铁系统中，地铁车辆和内燃机车的制动系统没有进行连接。因此在制动过程中，地铁车辆的制动系统并没有得到有效地利用。对整列车来说，在调车时容易出现制动力不足的情况，此时整列车的制动距离就会过长，容易发生交通事故。因此内燃机车的驱动速度会受到制动力的限制，从而极大的降低了调车的效率。[1]因此，机车必须要提供很大的制动力，降低地铁车辆的制动距离。但如果制动力过大，就会增加车辆与轨道的摩擦，使车辆的磨损更加严重，降低车辆的使用寿命。在实际操作中，虽然可以采用将两辆车的制动系统串联起来，但依旧不能解决上述矛盾。为了保证内燃机车能够更安全有效的完成调车工作，需要对内燃机车的牵引技术进行改进。同时，还可以将内燃车辆的状态通过某种信号发送到地铁车辆的制动系统，充分利用地铁车辆的制动力，从根本上解决地铁制动技术的瓶颈。
　　2 制动方案的讨论与分析
　　2.1内燃机车的制动方式
　　一般来讲，内燃机车通过控制机车上列车管的气压大小来给机车提供相应的制动力。传统的制动方式的特点如下：制动力随着列车管的内部气压的变化而变化，并通过列车管来传输制动信号。机车定压0.50 MPA时，有效减压量的极限为0.14 MPA;定压0.60 MPA时，最大减压量为 0.17 MPA。信号在空气中的传播速度有限，会影响到制动信号的传递。因此制动技术的发展遇到了瓶颈。
　　2.2 地铁车辆的制动方式
　　地铁车辆采用直通电空制动机提供制动力，[2]如克诺尔公司的 EP2002 系统。地铁车辆通过微处理器计算所需制动力，然后通过网络或硬线传输信号。在不同工作情况下，制动系统采用不同的工作模式。制动系统主要通过以下几种模式对地铁车辆进行制动：
　　（1）正常模式：当制动系统和控制网络正常工作时，地铁车辆保持正常模式，通过控制网络进行制动。[3]
　　（2）备用模式：当车辆的控制网络无法运行时，则变为备用模式。此时，车辆的制动指令传输方式由网络转为硬线。
　　（3）回送模式：当车辆刚刚生产调试完毕，从工厂运往地铁车库时，制动系统将地铁转换为回送模式。在这种模式下，制动阀可根据列车管压力的变化，来提供相应的制动力对车辆进行制动。目前来看，地铁车辆大多会临时增加一条管路和列车管相互连接。通过对列车管定压的输入，网关阀可以确定列车管的减压量，并发送模拟信号，控制制动力进行制动。同时，网关阀通过信号传输网络将制动信号传输给整列车其他的阀门，实现内燃机车和地铁车辆的同时制动。在电气接口方面，当定压为6 BAR时，传输信号为高电位;若定压为5 BAR，则硬件信号传输低电平。警惕继电器或总风压力开关突然断开时，只能让回路得电来缓解紧急制动。
　　2.3 改进调车制动方案
　　在回送模式下，很多类型的制动系统都可以检测列车管的气压变化，接受制动控制信号，使制动阀能够为地铁提供定量的制动力来进行制动。这种功能可以有效的在调车过程中对地铁进行制动，从而提高调车效率。与此同时，由于地铁车辆的制动系统得到充分利用，整列车就能在增加制动力的同时减少磨损，进而使调车过程更加安全可靠，同时提高调车效率。
　　因此，本文建议在地铁车辆上增加一根列车管，让两根列车管同时提供气压，参与车辆的制动过程。在地铁车辆的制动系统不出现问题时，增加的列车管处于闲置状态。在内燃机车牵引地铁车辆时，额外的列车管与内燃机车的列车管相连，使内燃机车的制动控制信号能够传输到地铁车辆的制动系统中，使两辆车同时提供制动力，更安全有效的对整列车进行制动。同时，这种方式还可以对其它附属用风进行供给。当第二根列车管使用时中，地铁车辆的回送模式处于激活状态。总风进入各个车段的总风缸后，为控制信号提供有效地传输，使气压的变化能够及时输入到地铁车辆的检测系统中。内燃机车的列车管和地铁车辆新增加的列车管通过车端连接器相连，使机车的制动信号能够同时传输到地铁车辆的控制系统中，使两车能够同时制动。该列车管跟每个列车单元的主、辅网关阀相连。机车列车管的制动信号可以通过网关阀口传送给网关阀，车辆的控制系统检测控制信号，控制本单元车辆的制动与缓解。只要地铁的制动系统不出现故障，每个车组的网关阀都能正常工作，就可以通过新增的列车管提高调车过程中的制动效率。
　　3 结语
　　从前面的分析中可以得知，在地铁车辆上增加一根列车管，就可以在调车过程中利用地铁车辆的制动系统，与内燃机车进行同步制动。地铁车辆的回送模式不仅在列车回送时进行有效制动，在列车的后续工作中也能有效制动。通过这种方式可以提高调车过程的效率，增加调车过程的安全性。
　　参考文献：
　　[1]高爽.地铁车辆构造与维修管理[M].北京：中国铁道出版社，2003.
　　[2]何宗华，汪松滋，何其光.城市轨道交通车辆运行与维修[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.
　　[3]关明全.城轨车辆技术与应用[M].北京：中国铁道出版社，2005.
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